CN104823227A - 通过叠加n个共享彩色图像验证安全元件的方法以及实现所述方法的安全元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于通过叠加N个共享彩色图像以便获得至少一个目标颜色的验证安全元件的方法，所述方法包括构建验证系统的阶段，该阶段包括至少以下步骤：选择目标颜色的步骤；选择N个分解颜色的系列的步骤，通过叠加，该N个分解颜色共同使得获得所述目标颜色；将所述N个共享图像记录的步骤，所述N个共享图像的每一个具有所述系列的分解颜色。本发明还涉及一种安全元件，该安全元件包括根据所述方法获得的至少一个共享图像。

Description

通过叠加N个共享彩色图像验证安全元件的方法以及实现所述方法的安全元件

技术领域

本发明涉及信息传输的技术领域，该信息传输采用可以一方面使得确保传输期间的保密性、另一方面确保发送方的验证的形式。在优选的但非排他的应用中，本发明涉及产品、安全证件和不同的对象的验证的领域，尤其以允许使用者或接收方尤其通过目视检查来核实其来源和/或真实性。

背景技术

在产品验证领域中，申请WO2005/091 232已经提出使用只有该接收方已知的信息和产品的图像，然后基于该信息和背景图像根据由专利US 5 488 664描述的视觉密码的方法生成两个图像，一个图像印刷在与产品相关联的标签上，另一图像传达给产品的接收方。在已经接收了具有其相关联的标签的产品以后，使用者通过将已经传达给他的图像和该印刷图像叠加而读取只有他一个人已知的信息，从而在该情况下为他保证了产品的真实性，因为如果他不能看到该信息，则他能够从该点推断出已经发生了仿造。

该系统使得以下变得可能：对接收方保证他所已经接收的产品的确是为他准备的，且该产品已经为拥有他的秘密信息的授权实体制造或邮寄。然而，该系统需要根据产品的接收方对每一标签定制，因此在产品被终端使用者销售或者订购之前很不适于发生批量生产。

国际申请WO2004/063 993已经还提出实施根据视觉密码技术被加密且包含在用于验证票据的背景图像中的信息，该票据例如通过在线销售服务购买的且由购买者本地打印的交通票或者演出票。类似于申请WO2005/091 232，国际申请WO2004/063 993提出实施第二图像，使得能够通过与包含有加密信息的背景图像叠加以显示加密信息，以便确保该票的组成信息的真实性。此方法实际上允许在部分地非物质化交易的框架之内验证与票相关联的信息，但不允许与该票可能相关联的产品的验证。

该方法使得产生通过视觉密码用于验证的系统变得可能，该系统显露出黑色和白色的缺点，且因此相当地不美观。而且，这些黑色和白色系统相对容易再生产或复制。

一些出版物已经提出将黑色和白色视觉加密的原理延伸至彩色系统，该彩色系统显露了不允许使用改变的颜色的缺点且一些系统需要将黑色罩印刷在一些共享图像上，其对它们的美观是有害的且未加强产品的安全性以便避免恶意复制。

因此，明显地需要一种新型的验证方法，该验证方法允许使用共享的彩色图像，该共享的彩色图像相对于根据现有技术的系统提供改善的美观且与现有技术的验证模式相比提供更加广泛的验证模式的可能性。

发明内容

为了实现该目标，本发明涉及一种用于通过叠加N个共享彩色图像以获得至少一个目标颜色来验证安全元件的方法，所述方法包括构建认证系统的阶段，其包括至少以下步骤：

-选择目标颜色的步骤；

-选择N个分解颜色的系列的步骤，该N个分解颜色通过叠加能够共同获得该目标颜色；

-将N个共享图像记录的步骤，每一共享图像具有该系列的分解颜色。

因此，单独获取的每个共享图像不能够确定该目标颜色、只有通过叠加拥有整个组的共享图像才能够产生目标颜色，为验证者或验证系统已知的该目标颜色使得核查安全元件的真实性变得可能。在该情况下，该保护信息为该目标颜色。

在本发明的含义内，安全元件可以为不同种类，例如商业制品、消费产品、包装、官方文件、税收文件、身份证件或其他的粘附至物体的标签，而该列举为非限制性的和非穷尽的。

同样，在本发明的含义内，措辞“N个分解颜色的系列”应当理解为N个颜色的组，该N个颜色通过叠加使得可以获得目标颜色且不必彼此不同。

根据本发明的一种实施形式，该构建阶段包括：

-选择切割成有限数目的区段的至少一个图案的步骤，其中“图案”表示位于安全元件内的连接或者不连接的区域，选择每一区段的目标颜色的步骤；

-为每一目标颜色选择M个具有N个分解颜色的系列的组，每一系列的分解颜色使得可以通过叠加共同获得所述目标颜色；

-构建N个共享图像的步骤，每一个共享图像再现每一个图案，对于图案的每一个区段该构建步骤包含：

·从所选择的组选择分解系列；

·将所选择的系列的分解颜色分配至所述区段且用于每一共享图像；

-记录N个共享图像的步骤。

在本发明的这种实施形式的框架内，验证元件不是图案、而是图案的每一区段内的目标颜色。

在本发明的含义内，图案例如可以为视觉上可识别的符号、字母数字的刻印或代码、几何形状、书写符号、可识别物体(尤其为商标、植物、动物、或人物)的图像、钞票面额，而该列举为非限制性的或非穷尽的。

根据该实施形式的变型，以随机或伪随机方式从所选择的M个具有N个分解颜色的系列的组中执行分解系列的选择。

根据本发明的特征，对于给定区段，与目标颜色相关联的系列中的每一分解颜色用于单一共享图像。

根据本发明的另一实施形式，构建认证系统的阶段包括：

-选择秘密图像的步骤，该秘密图像包括至少一个图案和与该图案互补的区域，每一秘密图像被切割成有限数目的区段；

-选择与每一区段相关联的目标颜色的步骤；

-对于每一目标颜色，选择M个具有N个分解颜色的系列的组的步骤，每一系列的分解颜色使得可以通过叠加共同获得目标颜色，且M大于或等于2，

-构建N个共享图像的步骤，使得：

·对于每一图案的每一区段，从所选择的M个具有N个分解颜色的系列的组中选择一系列分解颜色用于所述区段的目标颜色，在所述的系列中，等级k的分解颜色分配至N个共享图像的叠加中的等级k的共享图像中的区段；

·对于互补区域中的每一区段，在所选的组的M个系列的分解颜色中，从类似等级的分解颜色当中选择等级k的分解颜色；

-记录该N个共享图像的步骤。

在该其他实施形式的框架内，验证源自与每一区段相关联的目标颜色的观看和秘密图像的组合。

根据该实施方式的变型，在该互补区域的每一区段中，在所选的M个具有N个分解颜色的系列的组中，从类似等级的分解颜色当中选择等级k的分解颜色，使得所选出的N个分解颜色通过叠加在一起不会给出目标颜色。

根据该实施方式的另一变型，该秘密图像在透射光中为可见的，在反射光中为不可见的。

根据该实施方式的另一变型，秘密图像、或目标图像、或该目标图像的分解颜色的系列的选择以随机或伪随机的方式执行。

根据该实施方式的另一变型，用于互补区域的区段的N个分解颜色的选择和/或用于图案区段的N个分解颜色的系列的选择以随机或伪随机的方式执行。例如此的随机选择使得能够在每一共享图像的层次上限制或实际上消除秘密图像的泄漏风险。在本发明的含义内，随机选择或分配该系列N个颜色可以通过随机序列以任何合适的方式来执行。因此，可以使用随机序列的电子发生器。根据本发明的变型，每一随机选择通过至少一个随机序列所谓的品牌标记(brandsignature)来执行，所谓的品牌标记基于安全元件的至少区域的至少一个结构特征提取或产生且能够依需求被产生或提取且基于该安全元件相同地或者准相同地获得。

本发明的该变型使得通过执行用于构建共享图像的品牌标记而在秘密图像和安全元件之间建立一对一的联系变得可能。

根据本发明的变型，除了从该安全元件提取外，通过建立由提取的品牌标记的二进制位(或数位)的串联或随机排列产生的随机序列，多个品牌标记可以分别地从被该安全元件保护的任何材料支撑件或在该材料支撑件上出现或在所考虑的安全元件上出现的任何其他安全元件中提取或产生。

在本发明的含义内，措辞“随机序列”应当理解为均匀分布的、也就是说，等概率的变量的独立实现的数字序列的意义。在本发明的框架内的可使用的随机序列中，可以引用由一系列的互相独立的等分布的二进制值组成的二进制随机序列。如在FR 2 870 376或FR 2 895 543中所描述的通过元件或者安全元件的结构特征产生的随机序列，其通过引用并入文中，对应于本发明含义内的随机序列的定义。

在本发明的含义内，使用的随机序列、所谓的品牌标记基于安全元件可以依需求且相同地或准相同地产生的事实，对应于在随机的同时该品牌标记为稳定的事实。如FR 2 895 543所描绘的，从材料元件的结构特征提取的稳定的随机签名为在本发明的含义内的品牌标记，该品牌标记可以通过在该元件或安全元件的同一个区域上使用的算法的新的实施而再计算或再产生。在构建认证系统期间且如有必要，通过借助品牌标记提取装置读取材料元件而产生或提取品牌标记。由于该品牌标记的随机特性，品牌标记的每一值从一个材料元件到另一材料元件不同或从一类(family)材料元件到另一类材料元件不同，且每一签名值即使出现元件或安全元件时也可能不被预测出，当然除非知道实施的算法以及(在FR 2 895 543描述的算法的情况下)和使用的分解基础和/或该品牌标记提取参数(例如获取窗口的形状和/或它的读取方向)。在后一种情况下，分解基础和/或提取参数可以分别被视为用于提出品牌标记的密钥。

在每次提取时，品牌标记与构建认证系统期间所使用的品牌标记是相同的或准相同的。准相同表示从同一个安全元件的同一个区域提取的品牌标记之间存在着小的变化或小的差异。

同样地，在本发明的含义内，该结构特征可以为伪装成个别的安全元件的该安全元件独有的特征，或者在由目的在于生产具有共有结构特征的一类材料物体的工业过程而产生的物体的情况下，该结构特征可以为该类的结构特征。在这些工业过程中，可以提及用于模制或冲压原材料以获得成型的工件或具有浮雕(relief)的工件的方法。还可以提及在于将各个工件组装以获得外观相同的成品或功能组件的工业过程。

为了限制秘密图像的泄漏风险且根据本发明的变型，该图案的分割区段和其互补区域的分割区段的形状和尺寸以这样的方式选择，使得该图案的区段和其互补区域的区段为无差别的或不能区分的。

在本发明的含义内，记录尤其实质上应当理解为：

-以印刷或类似形式记录，

-例如，以模拟形式记录，如以连续色调印刷形式记录，

-例如，以非电子的或非磁性的数字形式记录，如以半色调印刷形式记录，

-通过计算机化存储装置以数字、电子、或磁性形式记录，

该列举是非限制的或非穷尽的。

通过印刷记录可以包含将墨水或物质沉淀，该物质使得获得适于产生该共享图像的印刷支撑件的光学性质变得可能。

根据本发明的特征，分解颜色记录为半色调。

根据本发明的另一特征，该分解颜色被选择以便一起时获得以预定顺序叠加的目标颜色。在这一点上，每一分解颜色系列优选地为有序系列(orderedseries)，在该有序系列中，每一分解颜色的等级对应于该共享图像的叠加中对应的共享图像的等级，以便获得目标颜色。而且，在一个面上印刷的支撑件实施框架内，每一分解颜色系列的确定考虑了在层叠体中每一支撑件的印刷面的位置。另外层叠体的预设顺序以及层叠体中的每一支撑件的取向可以为仅被该使用者所知的秘密的和/或机密的信息项，该使用者负责通过该共享图像实施对安全对象的真实性核实。

根据本发明的另一特征，数字M等于2或3。对于每一目标颜色的2系列或3系列的实施优点使得限制目标颜色上的泄漏风险变得可能。

根据本发明的另一特征，数字N等于2或3。该共享图像的数目的值使得在该共享对象的真实性的核实阶段期间方便对叠加的共享图像登记或排列变得可能。

根据本发明的特征，构建认证系统的阶段包括以数字形式记录至少一个共享图像的步骤。

根据本发明的变型，构建认证系统的阶段包括以印刷形式记录至少一个共享图像的步骤。

根据该变型的特征，构建认证系统的阶段包括在该安全元件上印刷至少一个共享图像的步骤。

根据该变型的另一特征，至少一个共享图像通过印刷在半透明的支撑件而被记录。

根据该变型的另一特征，至少一个共享图像通过印刷在透明的支撑件而记录。

根据该变型的另一特征，所有共享图像至少记录在半透明的支撑件上，由于根据该共享图像的堆叠顺序，在该层叠体的正面和反面上在反射中观察到的颜色是不同的。

根据该变型的另一特征，当该共享图像旨在显露秘密图像时，该秘密图像在透射光中是可见的，而在反射光中是不可见的。

根据该变型的另一特征，至少一个共享图像通过印刷在不透明的支撑件上而被记录。

根据本发明的特征，构建认证系统的阶段包括以印刷形式记录至少一个共享图像的步骤和以数字形式记录至少另一共享图像的步骤。

根据本发明的一种实施形式，验证(authentication)方法还可以包括通过使用者核实阶段，该阶段包括：

-叠加该共享图像的至少一部分的步骤以便允许看到至少一个目标颜色和可选地看到秘密图像。

根据该实施形式的变型，共享图像以预定顺序叠加。

根据该实施形式的另一变型，通过电子显示器或投影装置实施至少一个呈现步骤。

根据该实施形式的另一变型，通过至少一个印刷的共享图像实施至少一个呈现步骤。

本发明还涉及一种用于核实安全元件真实性的方法，该安全元件携带有根据本发明的依照验证方法构建的至少一个第一共享图像，该核实方法包括以下步骤：

-实施该安全元件；

-实施至少一个另一共享图像；

-叠加该共享图像；

-核实所看到的目标颜色和/或所看到的秘密图像的对应于期望的目标颜色和/或秘密图像，以便以肯定方式推断该安全元件的真实性。

根据本发明的特征，核实方法包括在反射光下观察该叠加的共享图像的正面和反面的步骤，和核实在正面上观察到的目标颜色不同于在反面上观察到的目标颜色，以便以肯定方式推断该安全元件的真实性。

根据本发明，根据该核实方法的另一特征，该共享图像以预定顺序叠加。

根据该核实方法的另一特征，共享图像的每一支撑件以预定意义放置在层叠体中。该措辞“预定意义”应当理解为指相对于层叠体中的共享图像的其他支撑件，所述支撑件的印刷面的正面或反面或其他面。

本发明还涉及一种安全元件，该安全元件包括至少一个第一共享图像，该至少一个第一共享图像根据本发明的验证方法被记录，且其旨在允许获得至少一个目标颜色和/或获得与根据本发明的该验证方法被记录的至少一个另一共享图像叠加的秘密图像。

根据本发明的特征，该安全元件包括根据本发明的该验证方法记录的至少两个共享图像。

根据该特征的变型，该安全元件适于允许其携带的共享图像的叠加。在该情况下，通过叠加由该安全元件携带的共享图像而实现真实性的核实。

根据本发明的特征，该安全元件为物理上的支撑件，该安全元件包括至少一个半反射层，该至少一个半反射层覆盖至少一个共享图像的全部或一部分，且该至少一个半反射层具有根据观察角度(在整个球面上限定的角度)而改变的透明度和光反射特性。

根据本发明的特征，该安全元件的每一共享图像被记录为半色调。

本发明还涉及一种安全文件，该安全文件包括根据本发明的安全元件，例如，如护照、身份证、驾驶证、交互游戏卡或收集卡、支付装置(尤其为支付卡、钞票、购单或收据)、安全标签、交通卡、优惠卡、授权卡、或订阅卡。

当然，根据本发明的验证方法、核实方法以及安全元件的各个特征、变型和实施方式以及实施形式能够在非相互不兼容或者排斥的范围内根据各种组合而彼此相关联。

附图说明

而且，参考附图，从给出的所附描述呈现了本发明的各个其他特征，该附图示出了根据本发明的方法的实施和该安全元件的实施方式的非限制性形式。

-图1示出了不具有指数(index)变化的两个颜色在它们的界面处的叠加。

-图2为在根据本发明的方法的实施形式的框架内，用于构建共享图像而实施的秘密图像。

-图3一方面示出了基于图2的秘密图像而构建的两个共享图像，另一方面示出了叠加这两个共享图像的结果，显露了秘密图像。

-图4为用于构建图3的共享图像的系列分解颜色的示例性的一组。

-图5示出了实施图3的共享图像的安全证件的示例。

-图6示出了根据本发明的该方法的另一实施形式。

具体实施方式

本发明的原理在于颜色的对应，即，通过分解颜色的各种组合的叠加来再现同一个目标颜色。颜色对应效果的精度通常对于预定的光照和观察条件是最佳的。根据本发明，例如当两个分解颜色A和B分别印刷在透明体上且将一者叠加在另一者上时，所获得的目标颜色(用表示)从叠加该颜色的操作中产生，其中，运算符基于色彩还原的预测模型。

首先，当叠加涉及两个印刷透明体时，通过源于下方的朗伯光从上方观察，表现为光谱滤器的印刷颜色可以通过它们的光谱透射率来描述。初始，我们假定叠加的透射率由每一颜色的光谱透射率的乘积来给定。在该情况下，表达为：

其中，T_A(λ)和T_B(λ)分别为通过颜色A和颜色B印刷的透明体的光谱透射率，为由叠加颜色A和颜色B获得的颜色的光谱透射率。

如图1所呈现的，该表达式假定两个颜色以它们界面之间的指数不变的方式叠加。然而，当两个透明体叠加时，微细空气层在它们之间存在，从而产生折射率的两个跳跃。在该情况下，穿过第一透明体的光将根据菲涅耳方程被第二透明体部分地反射和透射。在两个透明体之间产生了多次反射过程。因此，两个印刷透明体的叠加通过考虑到多次反射过程的模型得以更全面的描述。因此，运算符可以表达为：

其中，R_A(λ)和R_B(λ)分别为通过颜色A和颜色B印刷的透明体的光谱反射率。

我们可以指出，等式(1)为等式(2)的零次近似，其在当乘积R_A(λ)R_B(λ)相较于1为非常小时的情况下是有效的。当被支撑件和/或油墨散射的量小时，该近似在两个印刷且叠加的透明体的情况下是有效的。

在当一个支撑件为朗伯纸支撑件的情况下，通常以给定角度θobs在漫射光照下在反射中进行观察，在该情况下运算符表达为：

其中，R_A为在角度θobs下的角光谱反射率，T_A为在用颜色A印刷的透明体的角度θobs下的角光谱透射率，R_B为在用颜色B印刷的纸的角光谱反射率。在这点上，可以参考下文引用的出版物。该透明体的二半球光谱反射率r_i如下限定：

$r_i\left(\mathrm{\λ}\right)={\∫}_{{\mathrm{\θ}}_j=0}^{\mathrm{\π}/2}R({\mathrm{\θ}}_j,\mathrm{\λ})\sin {2\mathrm{\θ}}_j{\mathrm{d\θ}}_j$

其中，R(θ_j,λ)为在入射角θj、波长λ的透明体的角度qobs处的角光谱反射率。类似的，二半球光谱透射率T_in写为：

$T_{\mathrm{in}}\left(\mathrm{\λ}\right)={\∫}_{{\mathrm{\θ}}_j=0}^{\mathrm{\π}/2}T({\mathrm{\θ}}_j,\mathrm{\λ})\sin {2\mathrm{\θ}}_j{\mathrm{d\θ}}_j$

其中，T(θ_j,λ)为在入射角θj、波长λ的透明体的角度qobs处的角光谱透射率。

在漫射光照下，以给定角度θobs的透射观察引起考虑到将透明体与纸叠加，纸的透射率由以下给定：

其中，参数T_A(λ)、Τ_in(λ)、r_i(λ)和R_B(λ)具有与在反射模式中相同的含义。

在叠加N个透明体的情况下，通过将应用以下(与波长有关)等式N-1次可以概括出用于透射率的表达式(2)，对于j＝2至N且i＝j-1：

$T_{1...\mathrm{ij}}(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)=\frac{T_{1..i}(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)T_j(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)}{1-R_{i...1}(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)R_j(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)}$

对于该层叠体的反面，该等式等价为：

$T_{\mathrm{ji}...1}(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)=\frac{T_{i...1}(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)T_j(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)}{1-R_{i...1}(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)R_j(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)}$

在该层叠体的正面上，用于反射率的等价式为：

$R_{1...\mathrm{ij}}(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)=R_{1..i}(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)+\frac{T_{1...i}^2(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)R_j(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)}{1-R_{i...1}(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)R_j(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)}$

在该层叠体的反面上，用于反射率的等价式为：

$R_{\mathrm{ji}...1}(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)=R_j(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)+\frac{T_j^2(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)R_{i...1}\left({\mathrm{\θ}}_0\right)}{1-R_{i...1}(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)R_j(a_k,{\mathrm{\θ}}_0)}$

其中θ₀为观察角度，a_k为颜料k的覆盖度，且其中反射率和透射率取决于波长。

至于使用的模型，可以参考以下出版物：

-J.Machizaud和M.Hébert，“Spectral reflectance and transmittance predictionmodel for stacked transparency and paper both printed with halftone colors”,JOSA A,第29卷，第8册，页码1537-1548，2012年6月，

-J.Machizaud和M.Hébert,"Spectral transmittance model for stacks oftransparencies printed with halftone colors"，第8292卷，第829212页，Proc.SPIE，2012，

-M.Hébert和J.Machizaud,"Spectral reflectance and transmittance of stacks ofnonscattering films printed with halftone colors"，JOSA A，10/09/2012Doc.ID171179，

-M.Herbert和R.D.Hersch,"reflectance and transmittance model for recto-versohalftone prints:spectral predictions with multi-ink halftones",JOSA A，第26卷二期，页码35-364，2009年2月，

这些出版物中的每一个通过引用而包含于此。

应当注意的是，实施这些模型考虑到使用的支撑件的组成和颜色、使用的油墨的组成和颜色、印刷过程、以及如果合适的话，考虑用于产生半色调的算法，该半色调组成用于确定分解颜色系列的许多参数，该分解颜色系列使得可以在给定的实施背景下获得目标颜色。

因此，对于各种观察条件(反射、透射)和使用的各种类型的支撑件(透明体、纸、以及该二者的组合)，由这些半色调印刷支撑件的叠加引起的光的光谱、因此颜色的光谱是可预测的。

在包含秘密消息的本发明的一种实施形式中，为了构建可见认证器的系统，本发明提出实现秘密图像S，该秘密图像S包括至少一个图案(此处指消息m本身)和互补区域C(即，背景)。在二进制秘密图像(图2)的情况下，该消息对应于1位元，该背景对应于0位元，或反之亦然。该秘密图像通过视觉密码算法转换为N个共享颜色图像，当它们被单独地取出时，该秘密图像在该N个共享颜色图像上是不可见的。数目N大于或等于2。根据图3示出的示例，N等于2且确切有两个共享图像P1和P2以彩色方式产生。

根据示出的示例，秘密图像S包括消息m，该消息m能够通过人眼视觉系统解释，且在当前情况下，该消息m对应于字母的序列。秘密图像S还可以包括能够通过阅读或人造光学识别系统而解释的消息，且该消息例如对应于数据矩阵。根据本发明，该秘密图像可以包括仅为人眼视觉系统理解的消息或包括仅为阅读或人造光学识别系统理解的消息。该秘密图像还可以包括既为人眼视觉系统理解、也为阅读或人造光学识别系统理解的消息，或者，该秘密图像还可以包括为人眼视觉系统理解的一消息以及为阅读或人造光学识别系统理解的另一消息。

在具有旨在被叠加以用于读取包含在秘密图像中的消息m的两个共享图像的认证器系统的情况下，构建视觉认证器的系统可以以下方式实施。

首先，选择目标颜色以被分配至例如1位元。此后，进行一组M个系列分解颜色的选择，通过叠加使得获得该目标颜色变得可能。为此目的，利用了各种以前的模型，该以前的模型使得可以预测以半色调印刷的任何纸或透明体、或叠加在纸上的透明体、或多个层叠透明体的光谱。

在当两个共享图像中的一者印刷在纸上而另一者印刷在透明体上，或当该两个共享图像中的每一个印刷在透明体的情况下，基于在各种支撑件上印刷的分解颜色的多种组合可以获得同一个目标颜色。为了比较目标颜色和由叠加获得的颜色，我们使用例如在标准CIE116-1995(工业色差评价)中限定的CIELAB比色距离ΔE₉₄。当层叠体的颜色离目标颜色的距离小于视觉感知的阀值时，也就是说，通常当ΔE₉₄<1，将视为实现了目标颜色。

以下为对于在透射光下以垂直入射观察的N个透明体上待印刷的颜色以获得目标颜色的搜索过程。相应的光谱透射率表示为T_目标(λ)。让我们假定，该光谱透射率可以通过叠加N-1个原始透明体和以用于青色油墨、品红油墨、黄油墨的标称覆盖度c_p、m_p和y_p印刷的透明体而获得。我们致力于再现T_目标(λ)，或在给定光源下至少寻找出条件等色的光谱透射率。因此，第一过程在于测试与用于每一透明体i的三种油墨相关联的一组覆盖度c_i、m_i、和y_i。在该过程的第一迭代中，每一种油墨的覆盖度在第一透明体上相继递增，同时将油墨的覆盖度固定在其它的透明体上。此后，我们计算该层叠体的光谱透射率和通过该目标光谱透射率计算它的ΔE₉₄。如果ΔE₉₄小于1，则在各种透明体上的该油墨的标称覆盖度得以保留。此后，我们通过将它们相继地递增来测试该油墨的其他覆盖度，直到整组可能的组合已经被测试完毕。通过具有三种油墨和能够印刷每一油墨p覆盖度的框架的印刷系统，从而测试了总共个组合。必须计算所有组合的该过程需要庞大的计算时间。然而，通过舍弃不合理的组合，可以显著地减少计算时间。假设为预测T_目标(λ)而沉淀的每一油墨的量接近于所测试的组合的N个透明体上沉淀的每一油墨的量。因此， $\begin{array}{ccc}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_i\&ap;c_p& \underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{m}_i\&ap;m_p& \underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{y}_i\&ap;y_p\end{array}$ 而且，可以假定覆盖度c_i、m_i和y_i可分别不大于c_p、m_p和y_p，若没有该假定，吸收会过于显著。对于第一N-1个透明体，任意地选择c_i、m_i和y_i的值，且满足以下约束条件：

c_i＜c_p m_i＜m_p y_i＜_yp和

$\begin{array}{ccc}\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_i\&le;c_p& \underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{m}_i\&le;m_p& \underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{y}_i\&le;y_p\end{array}$

此后，我们确定了在第一N-1个透明体上的覆盖度的初始值，与第N个透明体相关联的覆盖度为： $\begin{array}{ccc}{c}_N=c_p-\underset{1}{\overset{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_i& m_N=m_p-\underset{1}{\overset{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{m}_i& y_N=y_p-\underset{1}{\overset{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{y}_i\end{array}$

最后，c_N、m_N和y_N的值以微小的增量变化，直到找到三个一组的值，使得由该模型给定的光谱和T_目标(λ)具有的差异ΔE₉₄<0.5，因为以下原因选择该值0.5而不选择1：如果我们执行所有具有的目标颜色的差异小于0.5的叠加颜色的多个组合，然后它们将全部包含在半径为1的球的CIELAB空间中，由此确保了它们之间的最大距离是1，因此为极细微的。

在该示例的情况下，M=2和N=2，因此创建了组E1，该组E1包括两个叠加颜色的两个系列S1=(C1,C2)和S2=(D1,D2)，其使得可以通过叠加以实现目标颜色。而且，构建了包括两个颜色系列S3和S4的组E2，系列S3的等级1的颜色为系列S1的等级1的颜色，而系列S4的等级1的颜色为系列S2的等级1的颜色，同时系列S3的等级2的颜色为系列S2的等级2的颜色，而系列S4的等级2的颜色为系列S1的等级2的颜色。因此，S3＝(C1,D2)以及S4＝(D1,C2)。

为了分别共享1位元(1数据位元)和0位元，叠加颜色的系列分别在E1和E2中被随机选择。如果满足以下条件，则任何方案被认为是有效的：

1.为了共享1位元，在E1中随机选择的分解颜色S1和S2的系列重现目标颜色E，以及在通过叠加获得的颜色和目标颜色之间的色差是极细微的：和其中ΔE₉₄为CIELAB1994空间中两种颜色之间的距离。

2.为了共享0位元，在E2中随机选择的分解颜色S3和S4的系列提供了一种颜色，该颜色离目标颜色的距离为且

3.对于每一共享图像，编码0位元的颜色必须与那些编码1位元的那些颜色相同，且它们出现的可能性必须相同。

限定了容忍度阀值d₁，使得无视觉上可感知的比色差异：ΔE₉₄值小于1。

条件1和条件2与消息的1位元和0位元之间的对比相关联。该对比确定了当该共享图像P1和P2叠加时该消息的可见性。阀值d₀限定为使得在叠加后编码0位元的共享图像的区段视觉上不同于目标颜色，ΔE₉₄值在大小上大于1。在满足条件1的对中，我们保留了当i,j∈I,i≠j时且I为一组指数的满足条件2的“交叉”对。交叉对的选择为优选的，然而其不是必须的，且在该情况中，i＝j(然后互补区域被噪声影响)。分解颜色E2的系列可以写为：

其中i,j∈I，i≠j，s.t.由此使得可以获得具有(其中i∈I s.t.)的分解颜色Γ₁的系列，其中指数(1)和指数(2)表示共享图像的指数数目。分解颜色Γ₀和Γ₁的系列的表示为#Γ0和#Γ1的基数，然后满足以下不等式：

2≤#Γ₁≤#Γ₀≤#Γ₁(#Γ₁-1)

至于下限，考虑到构建分解颜色的系列，该范围等于2。增大d₀的值减少了颜色对，该颜色对的叠加给出了类似于目标颜色E的颜色。因此，分解颜色E1和E2的系列的基数减少。在概率方法中，由于目标颜色还可以编码0位元，则条件2为更加灵活。条件2提供了分解颜色的两个系列的构建。

条件3涉及安全性。其指示出如果共享图像单独取出，则在消息或目标颜色上看不到信息。

在图3中给出该方案的说明。我们已经选择了两个颜色即淡品红和品红，该两个颜色印刷在第一支撑件上，且两个颜色即棕色和淡黄印刷在第二支撑件上。该1位元由对应于目标颜色E的淡棕色（去饱和度的红）编码（见图3中实例1和实例2）。在两个实现之间的可接受的颜色差异在d_l=0.5处限定。该0位元通过淡黄（实例3）或通过深棕（实例4）而显现，该两种颜色非常远离目标颜色。在颜色对（品红、棕色）和（淡品红、淡黄）形成分解颜色E2的系列的同时，颜色对（淡品红、棕色）和（品红、淡黄）组成分解颜色E1的系列。

为归纳图3，叠加在棕色分解成色剂（coupler）上的淡品红分解颜色给出了与编码1位元相关联的目标颜色、淡棕色（分解颜色S1的系列）。还通过品红分解颜色和淡黄分解颜色（分解颜色S2的系列）的叠加而得到同样的目标颜色。

待叠加的分解颜色的倒置提供了编码0位元的颜色S3和颜色S4的系列。

因此，对于1位元通过随机从分解颜色的系列S1和S2中选择，对于0位元通过随机从分解颜色的系列S3和S4中选择，而进行共享图像P1和P2的构建。从而得到该两个共享图像P1和P2，其中一者可以通过印刷在安全证件（例如官方文件DO）上而记录，而另一者通过印刷在形成控制装置的透明控制薄膜F上（如图4所示）而记录。然后，通过叠加控制薄膜F可以核实官方文件DO的真实性，如果目标颜色和/或秘密图像被观看到，则该真实性得到了证实。

在不再对应于秘密共享的变型实施方式中，薄膜F包含在官方文件DO中，且通过折叠官方文件以将薄膜的共享图像P2叠加到印刷在安全文件的纸质部分上的共享图像P1上来执行核实。

根据前面描述的示例性实施方式，共享图像使得可以显露目标颜色和秘密消息。然而，实施秘密消息不是必要的。因此，根据图5的示例，共享图像从此处“S”图案制成，该“S”图案切割成有限数目的区段。在选择目标颜色和选择与前述示例的系列1和系列2可相同的分解颜色的系列之后，通过由以随机方式从两个分解系列中选择的系列的分解颜色覆盖每一区而构建分别重现该图案的两个共享图像，所选择的系列的每一分解颜色与给定共享图像相关联。

同样地，每一共享图像严格说来可能不包括任何图案，而由分解颜色系列的分解颜色的简单的素色片(plain patch)或半色调印迹组成，使得通过叠加制成目标颜色变得可能。

本发明扩展到包括安全元件的安全文件，例如护照、身份证、驾驶证、交互游戏卡或收集卡、支付装置(尤其为支款卡、钞票、购单或收据)、交通卡、优惠卡、授权卡、或订阅卡。

这样获得的安全文件从而包括在上文中描述的至少一个安全元件。然而，其可以包括其他“第一级”安全元件和/或至少一个所谓的“第二级”和/或“第三级”安全元件。

该文件尤其可以包括以下安全元件的单独或组合：

-发光染料和/或颜料和/或干涉颜料和/或液晶颜料，尤其以印刷形式或与该文件的至少一个组成层混合，

-光致变色的或热变色的组件、染料和/颜料，尤其以印刷形式或与该文件的至少一个组成层混合，

-紫外线(UV)吸收剂，尤其以涂覆形式或与该文件的至少一个组成层混合，

-特定光收集材料(例如“波导向”类型)、例如发光的光收集材料(例如，由BAYER公司以名称出售的基于聚碳酸酯的聚合物薄膜)，

-干涉多层薄膜，

-基于干涉颜料或液晶的具有可变光学效果的结构或层，

-双折射或偏振层，

-衍射结构，

-压花图像；

-产生“莫尔效应”的装置，该效应能够例如显露由该文件上的两个安全元件的叠加产生的图案，例如将两个安全元件的线共同靠近，

-部分反射的折射元件，

-透明的光栅网格，

-透镜，例如放大镜，

-彩色滤光片，

-另一金属化的、视角闪色的或全息箔，

-基于干涉颜料或液晶的具有可变光学效果的层，

-相对小样式的平坦的安全元件，例如薄片(可见或不可见的)、尤其为发光的材料，具有或不具有电子装置，

-HI-LITE类型的颜料或染料的粒子或粒子的附聚物(可见或不可见的)，尤其为发光的，

-安全纤维，尤其为金属的、磁性的(具有软磁和/或硬磁)、或吸收性的、或通过紫外线、通过可见光或者通过红外光可激发的安全纤维，且尤其通过近红外(NIR)光可激发的安全纤维，

-可自动地读取的安全性，其具有特定的和可测量的特征：发冷光(例如荧光、磷光)、光吸收(例如紫外线、可见光或红外光)、拉曼(Raman)活性、磁性、微波相互作用、与X射线相互作用或导电性，

-非伪造(unfalsification)试剂，例如具有三价铁离子的联吡啶，在通过还原剂尝试伪造期间，三价铁离子被还原为亚铁离子且显露出红色，

-试剂，其例如在尝试伪造期间能够形成可见的、有色的标记的碘酸钾，

-例如以上限定的一个或多个安全元件，该一个或多个安全元件可以存在于文件中、和/或存在于该文件的一个或多个组成层中、或存在于包含在该文件和/或该文件的一个或多个组成层中的一个或多个安全元件中，例如，如安全线、纤维或薄片。

根据先前描述的示例，分解颜色的系列的确定包含印刷共享图像，而根据本发明该确定还可以通过简单的计算而不印刷共享图像来进行。

而且，根据所描述的示例，通过印刷在支撑件上来实现共享图像的记录，然而，对于本发明的实施，该记录模式不是严格地需要的。

因此，根据本发明的一种实施模式且例如在两个共享图像的实施的情况下，两个共享图像中的一个图像例如通过印刷记录在透明的或半透明的支撑件上，同时另一图像以电子形式记录。在核实阶段，以电子形式记录的共享图像显示在屏幕上，且携带另一共享图像的支撑件被放置在屏幕上使得以叠加两个共享图像且观看该叠加的结果。

根据另一实施模式，以电子形式记录的共享图像通过视频投影仪被投影在记录在支撑件上的共享图像上，以便叠加两个共享图像且观看该叠加的结果。

同样地，共享图像可以以电子形式记录且通过显示装置形成叠加对象，该显示装置(例如屏幕和/或视频投影仪)将该共享图像同时显示。

当然，在所附权利要求的框架内，可设想各种其他修改或变型。

Claims (34)

1.一种用于通过叠加N个共享彩色图像以便获得至少一个目标颜色来进行的安全元件的验证方法，所述方法包括构建认证系统的阶段，所述构建认证系统的阶段包括至少以下步骤：

-选择目标颜色的步骤；

-选择N个分解颜色的系列的步骤，通过叠加，该N个分解颜色能够共同获得所述目标颜色；

-将所述N个共享图像记录的步骤，所述N个共享图像中的每一个具有所述系列的分解颜色。

2.如权利要求1所述的验证方法，其特征在于，所述构建阶段包括：

-选择切割成有限数目的区段的至少一个图案的步骤；

-每一区段选择目标颜色的步骤；

-对于每一目标颜色，选择M个具有N个分解颜色的系列的组的步骤，每一系列的所述分解颜色使得通过叠加能够共同获得所述目标颜色；

-构建N个共享图像的步骤，每一个共享图像重现每一图案，对于图案的每一区段，该构建步骤包含：

-从选择的组中选择N个分解颜色的一系列；

-将所选择的系列的分解颜色分配至所述区段且用于每一共享图像；

-记录所述N个共享图像的步骤。

3.如权利要求2所述的验证方法，其特征在于，所述N个分解颜色的所述系列的选择以随机或伪随机方式从所选择的组中执行。

4.如权利要求1至3中任一项所述的验证方法，其特征在于，对于给定区段，与目标颜色相关联的所述系列的每一分解颜色用在单个共享图像上。

5.如权利要求1所述的验证方法，其特征在于，所述构建阶段包括：

-选择秘密图像的步骤，所述秘密图像包括至少一个图案和与所述图案互补的区域，每一秘密图像切割成有限数目的区段；

-选择与每一区段相关联的目标颜色的步骤；

-对于每一目标颜色，选择M个具有N个分解颜色的系列的组的步骤，每一系列的分解颜色使得通过叠加能够共同获得所述目标颜色，且M大于或等于2，

-构建N个共享图像的步骤，使得：

-对于每一图案的每一区段，一系列的分解颜色从用于所述区段的所述目标颜色的所选择的M个具有N个分解颜色的系列的组中选择，在所述系列中等级k的所述分解颜色被分配至所述N个共享图像的叠加中的等级k的共享图像中的区段；

-对于所述互补区域的每一区段，等级k的分解颜色从所选择的M个具有N个分解颜色的系列的组中的类似等级的分解颜色中选择；

-记录所述N个共享图像的步骤。

6.如前一项权利要求所述的验证方法，其特征在于，对于所述互补区域的每一区段，等级k的分解颜色从所选择的M个具有N个分解颜色的系列的组中的类似等级的分解颜色中选择，使得所选出的所述N个分解颜色通过叠加未共同给出所述目标颜色。

7.如权利要求5或6所述的验证方法，其特征在于，所述秘密图像在透射光中为可见的，在反射光中为不可见的。

8.如权利要求5、6或7所述的验证方法，其特征在于，为每一图案的区段选择所述系列的N个分解颜色和/或为每一互补区域的区段选择所述分解颜色以随机或伪随机的方式执行。

9.如权利要求3或8所述的验证方法，其特征在于，每一随机选择通过至少一个随机序列、所谓的品牌标记来执行，该品牌标记基于至少所述安全元件的区域的至少一个结构特征提取或产生，且能够依需求产生或提取以及基于所述安全元件以相同地或者准相同的方式获得。

10.如前述权利要求中任一项所述的验证方法，其特征在于，所述分解颜色记录为半色调。

11.如前述权利要求中任一项所述的验证方法，其特征在于，对于每一分解系列，所述目标颜色以预定的叠加顺序而获得。

12.如前述权利要求中任一项所述的验证方法，其特征在于，所述数目N等于2或3。

13.如前述权利要求中任一项所述的验证方法，其特征在于，所述数目M大于或等于2且优选地等于2或3。

14.如前述权利要求中任一项所述的验证方法，其特征在于，构建所述认证系统的阶段包括以数字形式记录至少一个共享图像的步骤。

15.如前述权利要求中任一项所述的验证方法，其特征在于，所述验证方法包括以印刷形式记录至少一个所述共享图像的步骤。

16.如前述权利要求中任一项所述的验证方法，其特征在于，构建所述认证系统的阶段包括在所述安全元件上印刷至少一个共享图像的步骤。

17.如前述权利要求中任一项所述的验证方法，其特征在于，至少一个所述的共享图像通过印刷而记录在半透明的支撑件上。

18.如权利要求1至16中任一项所述的验证方法，其特征在于，至少一个所述的共享图像通过印刷而记录在透明的支撑件上。

19.如前述权利要求中任一项所述的验证方法，其特征在于，所有所述的共享图像记录在至少半透明的支撑件上，以及，根据所述共享图像的层叠顺序，在反射光中观察到的颜色在所述层叠体的正面和反面是不同的。

20.如权利要求1至18中任一项所述的验证方法，其特征在于，至少一个所述的共享图像通过印刷记录在不透明的支撑件上。

21.如前述权利要求中任一项所述的验证方法，其特征在于，构建所述认证系统的阶段包括以印刷形式记录至少一个共享图像的步骤和以数字形式记录至少一个其他共享图像的步骤。

22.如前述权利要求中任一项所述的验证方法，其特征在于，所述验证方法包括通过使用者核实的阶段，所述通过使用者核实的阶段包括：

-叠加所述共享图像的至少一部分的步骤以便允许观看至少一个目标颜色和可选地观看秘密图像。

23.如前述权利要求中任一项所述的验证方法，其特征在于，所述共享图像以预定顺序叠加。

24.如权利要求18至23中任一项所述的验证方法，其特征在于，通过电子显示器或投影装置实现至少一个呈现步骤。

25.如权利要求18至23中任一项所述的验证方法，其特征在于，通过至少一个印刷的共享图像实现至少一个呈现步骤。

26.一种用于核实安全元件真实性的方法，所述安全元件携带有根据权利要求1至25中任一项所述的验证方法构建的至少一个第一共享图像，所述核实方法包括以下步骤：

-实现所述安全元件；

-实现至少一个其他共享图像；

-叠加所述共享图像；

-核实观看到的目标颜色和/或观看到的秘密图像对应于期望的所述目标颜色和/或所述秘密图像，以便以肯定方式推断该安全元件的真实性。

27.如权利要求26所述的核实方法，其特征在于，其包括：

在反射光中观察所述共享图像叠加的正面和反面以及核实在所述正面上观察到的所述目标颜色不同于在所述反面上观察到的所述目标颜色的步骤，以便以肯定方式推断所述安全元件的真实性。

28.如权利要求26或27所述的核实方法，其特征在于，所述共享图像以预定顺序叠加。

29.一种安全元件，其特征在于，所述安全元件包括至少一个第一共享图像，所述至少一个第一共享图像根据权利要求1至21中任一项所述的验证方法记录，且旨在允许获得至少一个目标颜色和/或与通过根据权利要求1至18中任一项或权利要求20或权利要求21所述的验证方法记录的至少一个其他共享图像叠加的秘密图像。

30.如权利要求29所述的安全元件，其特征在于，所述安全元件包括根据权利要求1至21中任一项所述的验证方法记录的至少两个共享图像。

31.如权利要求29所述的安全元件，其特征在于，所述安全元件适于允许其携带的所述共享图像的叠加。

32.如权利要求29至31中任一项所述的安全元件，其特征在于，所述安全元件包括至少一个半反射层，所述至少一个半反射层部分覆盖至少一个共享图像，且所述至少一个半反射层根据一个观察角度为透明的且根据另一观察角度反射光。

33.如权利要求29至31中任一项所述的安全元件，其特征在于，所述安全元件的每一共享图像被记录为半色调。

34.一种安全文件，所述安全文件包括如权利要求29至33中任一项所述的安全元件，所述安全文件例如为护照、身份证、驾驶证、交互游戏卡或收集卡、尤其为支款卡、钞票、购单或收据的支付装置、安全标签、交通卡、优惠卡、授权卡、或订阅卡。